Zaćmienia

Zaćmienia, zakrycia i tranzyty
Wszystko we Wszechświecie znajduje się w nieustającym ruchu. Ciała
niebieskie poruszają się z dużymi prędkościami i zmieniają swoje
położenia względem siebie. Gwiazdy, będąc bardzo gorącymi, świecą
własnym światłem, planety zaś i ich księżyce są chłodne i same z siebie
nie emitują światła (choć promieniują w zakresie podczerwonym
i radiowym). Ciała te można obserwować w świetle widzialnym jeśli są
oświetlane przez pobliskie gwiazdy, albo jeśli znajdują się na tle czegoś
bardzo jasnego, np. na tle tarczy Słońca.
ZAĆMIENIE SŁOŃCA występuje gdy tarcza Słońca
jest zakrywana przez tarczę Księżyca. Ma to miejsce 2 - 5
razy w roku. Tak się składa, że rozmiary kątowe tarcz
Słońca i Księżyca dla obserwatora ziemskiego są prawie
równe. Jest zatem możliwe całkowite zakrycie tarczy
Słońca przez tarczę Księżyca, czyli całkowite zaćmienie
Słońca. Zaćmienie Słońca nigdy nie dotyczy całej Ziemi.
Maksymalnie, obszar zaćmienia całkowitego to koło
o średnicy 270 km. W miarę jak Księżyc przesuwa się po
niebie, środek tego koła przesuwa się po powierzchni
Ziemi. Całkowite zaćmienie Słońca, dla obserwatora
znajdującego się w najkorzystniejszym miejscu, trwa
zaledwie kilka minut. W określonym miejscu na Ziemi,
np. na obszarze Polski, do całkowitego zaćmienia Słońca
dochodzi raz na ponad 100 lat.
Z perspektywy obserwatora znajdującego się w jakimś miejscu
Wszechświata, np. na Ziemi, będzie dochodzić od czasu do czasu do
zakryć jednych ciał przez drugie. Jeśli Księżyc znajduje się idealnie w
linii łączącej Słońce z Ziemią, dojdzie do zaćmienia Słońca. Jeśli
Ziemia znajdzie się dokładnie pomiędzy Słońcem i Księżycem dochodzi
do zaćmienia Księżyca. Księżyc, który przesuwa się na tle gwiazd,
w tempie ok. 13 stopni na dobę, zakrywa sobą coraz to inne gwiazdy.
Planety wewnętrzne, Wenus i Merkury, mogą czasem znajdować się
idealnie na linii Ziemia – Słońce. Wtedy daje się obserwować przejścia
(tranzyty) tych planet na tle tarczy Słońca. Wśród bardziej odległych
ciał niebieskich też dochodzi do najrozmaitszych zaćmień, zakryć
i tranzytów. Wystarczy wymienić chociażby zaćmienia w układach
podwójnych gwiazd czy tranzyty planet pozasłonecznych na tle ich
„słońc”.
Dla ziemskiego obserwatora, najlepszym przykładem zaćmienia,
doświadczanym raz na dobę, jest zaćmienie Słońca przez samą Ziemię.
Wszędzie tam, gdzie w danym momencie jest noc, Słońce jest pod
horyzontem i nie widzimy go, bo jest zasłonięte przez Ziemię.
Ze względu na eliptyczne kształty okołosłonecznej orbity
Ziemi i okołoziemskiej orbity Księżyca, rozmiary kątowe
tarczy Słońca i Księżyca ulegają dla obserwatora
ziemskiego ustawicznym zmianom. Są okresy, w których
rozmiar tarczy Księżyca znacznie przewyższa rozmiar
tarczy Słońca. W innych okresach jest odwrotnie, tarcza
Słońca jest większa od księżycowej. Jeśli dochodzi do
zaćmienia Słońca wtedy, kiedy tarcza Słońca jest większa
od tarczy Księżyca, zaćmienie ma charakter obrączkowy.
Na terenach bezpośrednio przylegających do obszarów
całkowitego lub obrączkowego zaćmienia Słońca daje się
obserwować zaćmienie częściowe. Tarcza Słońca jest
wtedy tylko częściowo zakrywana przez tarczę Księżyca.
Takie zaćmienia można stosunkowo często obserwować
z każdego miejsca na Ziemi.
Fazy zaćmienia Słońca obserwowanego w Turcji 29 marca 2006
Przykłady całkowitego zaćmienia Słońca
Obrączkowe zaćmienie Słońca 20.05.2012 r.
Przykłady częściowego zaćmienia Słońca
Uwaga: Nie jest prawdą, że fazy Księżyca to efekt jego
częściowego zaćmienia przez Ziemię!
Fazy Księżyca biorą się stąd, że glob księżycowy,
oświetlony przez Słońce tylko na półkuli zwróconej ku
Słońcu, jest oglądany z Ziemi przy coraz to innym
oddaleniu kątowym Księżyca od Słońca. Gdy Księżyc
jest kątowo blisko Słońca (np. 30 stopni), widzimy
tylko mały skrawek jego części oświetlonej (wąski
sierp). Do reszty tarczy światło słoneczne nie dociera,
więc jej nie widzimy. Gdy Księżyc jest w pełni
(oddalenie kątowe od Słońca – 180 stopni), czyli gdy
znajduje się w przeciwnym dla nas kierunku niż
Słońce (ale nie idealnie, bo byłoby zaćmienie Księżyca), widzimy w całości jego część oświetloną.
ZAĆMIENIE KSIĘŻYCA występuje, gdy Ziemia
znajduje się idealnie pomiędzy Słońcem a Księżycem.
Wówczas Ziemia rzuca swój cień na tarczę Księżyca.
Zaćmienie Księżyca może trwać maksymalnie 3.8
godziny, natomiast faza całkowitego zakrycia jego tarczy
może trwać nawet 1 godzinę i 40 minut. Zaćmienie
Księżyca można obserwować z każdego miejsca, dla
którego Księżyc jest nad horyzontem podczas zaćmienia.
Mimo, że występuje ono rzadziej (0-3 razy w roku) niż
zaćmienie Słońca,
znacznie częściej można je
obserwować.
Fazy zaćmienia Księżyca
Mogłoby się komuś zdawać, że zaćmienie Słońca
powinno występować raz w miesiącu, kiedy Księżyc
jest w nowiu. Albo, że zaćmienie Księżyca powinno
być raz w miesiącu, kiedy Księżyc jest w pełni.
Byłoby tak, gdyby płaszczyzna orbity okołoziemskiej
Księżyca leżała w płaszczyźnie ekliptyki, czyli
w płaszczyźnie okołosłonecznej orbity Ziemi. Płaszczyzny te w rzeczywistości są do siebie nachylone
pod małym kątem (5°9'), i dla większości nowiów
i pełni Księżyca nie są spełnione konieczne warunki
dla zaistnienia zaćmień.
ZAKRYCIA gwiazd i planet przez Księżyc są
zjawiskiem powszechnym i chętnie obserwowanym
przez miłośników astronomii w całym świecie.
Uchwycenie momentu zakrycia gwiazdy przez nieoświetlony brzeg tarczy księżycowej, przy dokładnej
znajomości współrzędnych miejsca obserwacji, jest
cenną obserwacją astronomiczną, pomagającą uściślić
parametry orbity Księżyca, które powoli ulegają
zmianom.
Zakrycie Jowisza przez
Księżyc
Zakrycie Saturna przez
Księżyc
TRANZYTY
Obserwacje zaćmień, zakryć i tranzytów nie tylko bywają
wspaniałą przygodą dla miłośników astronomii, ale również,
jeśli prowadzone na odpowiednim profesjonalnym poziomie, mają wartość naukową. Np. obserwacje zakryć gwiazd
przez Księżyc są wykorzystywane do uściślania trajektorii
ruchu Księżyca wokół Ziemi. Rzeczywista orbita Księżyca
nie jest bowiem idealną elipsą, ale bardzo skomplikowaną
linią, oscylującą wokół elipsy. Dawniejsze obserwacje
tranzytów Wenus pozwoliły zmierzyć odległość Ziemi od
Słońca, a tym samym możliwe było określenie odległości do
innych ciał niebieskich w Układzie Słonecznym. Dzisiejsze
obserwacje tranzytów planet pozasłonecznych (egzoplanet)
na tle ich gwiazd macierzystych stały się wspaniałą i wydajną metodą wykrywania układów planetarnych wokół
odległych gwiazd.
W Układzie Słonecznym, z Ziemi, można obserwować
tranzyty Merkurego i Wenus na tle tarczy Słońca. Tylko
te dwie planety poruszają się wokół Słońca po
ciaśniejszych orbitach niż Ziemia. Płaszczyzny orbit
tych planet, podobnie jak w przypadku Księżyca, są
pochylone względem płaszczyzny ekliptyki pod małymi
kątami (Merkury 7°, Wenus 3°24'). Dlatego rzadko
obserwuje się tranzyt Merkurego, a jeszcze rzadziej
tranzyt Wenus. Na przestrzeni 243 lat dochodzi do około
30 tranzytów Merkurego i 4 tranzytów Wenus. Dla
danego miejsca na Ziemi, przy dogodnych warunkach
atmosferycznych, możliwe jest zaobserwowanie tylko
połowy tych tranzytów, gdyż druga połowa przypada w
nocy. W Polsce dało się ostatnio obserwować dwa
tranzyty Wenus: 8 czerwca 2004 i 6 czerwca 2012.
Najbliższa okazja powtórzenia w Polsce obserwacji
tranzytu Wenus, będzie w czerwcu 2247 roku.
Tranzyt Merkurego obserwowany 8.11.2006 r.
Najbliższe tranzyty będzie można obserwować 09.05.2016, 11.11.2019, oraz 13.11.2032 r.
Tranzyt Wenus obserwowany
w Polsce 6 czerwca 2012
roku.
© Stowarzyszenie Astronomia Nova. Projekt sfinansowany przez Ministerstwo
Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Źródła rysunków w kolejności od góry do dołu, od
lewej do prawej strony: http://visual.merriam-webster.com; fot. Tomasz Ściężor; fot.
Marek Nowak; fot. Marek Nowak; fot. Randall Benton AP; http://www.naveenjain.org/; fot.
Artur Leśniczek; fot. Artur Leśniczek; fot. Bogdan Wszołek, Artur Leśniczek;
http://visual.merriam-webster.com; Paweł Ficek; ESA/NASA/SOHO;
www.twojapogoda.pl/wiadomości; www.astromaniak.pl; fot. Bogdan Wszołek i Marek
Nowak.
Tranzyt Wenus obserwowany w Polsce
8 czerwca 2004 roku.
Obserwacje zaćmień, zakryć i tranzytów prowadzi się
w różny sposób, stosownie do rodzaju zjawiska. Najprościej, bo gołym okiem, daje się obserwować zaćmienie
Księżyca. Zakrycia gwiazd i planet przez Księżyc należy
obserwować przy pomocy teleskopu. Im lepszy teleskop, tym
łatwiej zarejestrować moment zakrycia. Obserwacje Słońca,
czy to w czasie jego zaćmienia, czy podczas tranzytu planety
przed jego tarczą, należy przeprowadzać ze szczególnym
zachowaniem ostrożności, gdyż można trwale uszkodzić
wzrok w przypadku nadmiernego naświetlenia oka. Aby tego
uniknąć stosuje się odpowiednie filtry osłabiające blask
Słońca (w przypadku obserwacji przy użyciu teleskopu) lub
półprzezroczyste folie aluminiowe, czy zadymione płytki
szklane (wystarczające przy obserwacjach gołym okiem).
Godne polecenia są obserwacje Słońca metodą camera
obscura.